عنوان

بررسی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی اکسیداسیون جزئی گرمایی متان در راکتور متخلخل جهت تولید گاز سنتز

Country Code

IR

Number

۳۶۳۷پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

بررسی آزمایشگاهی و شبیه‌سازی اکسیداسیون جزئی گرمایی متان در راکتور متخلخل جهت تولید گاز سنتز

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Experimental and Simulation Investigation of Methane Thermal Partial Oxidation in a Porous Reactor for Syngas Production

First Statement of Responsibility

/حسام‌الدین نوربخش

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۷

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۵۵ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی شیمی

Date of degree

۱۳۹۷/۱۱/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

در این تحقیق به مطالعه تولید گاز سنتز از طریق فرآیند اکسیداسیون جزئی گرمایی (TPOX) متان در محیط متخلخل پرداخته شده است .در همین راستا ابتدا تحلیل ترمودینامیکی روش تبدیل سوخت مورد نظر جهت یافتن مسیر ممکن عملیاتی صورت پذیرفت .غلظت‌های ایده‌آل تعادلی اجزاء محصول بر اساس روش حداقل‌سازی انرژی آزاد گیبس تعیین شد .در ادامه بخش مهم و اصلی پروژه حاضر یعنی طراحی، ساخت و راه‌اندازی سامانه آزمایشگاهی مورد نظر دنبال گردید .در نهایت سامانه آزمایشگاهی TPOX جهت تولید گاز سنتز در پژوهشگاه صنعت نفت ساخته و راه‌اندازی شد .با انجام آزمایش‌های متعدد اثر پارامترهایی همچون نسبت هم‌ارزی، بار گرمایی، نوع محیط متخلخل و همچنین تزریق جزئی بخار آب در بخش پایین‌دست( بالای راکتور) مورد بررسی قرار گرفت .نتایج دما و غلظت اجزاء به دست آمده از کار آزمایشگاهی حاکی از این واقعیت است که با افزایش دما و نزدیک شدن شرایط عملیاتی به حالت آدیاباتیک، میزان تولید گاز سنتز افزایش می‌یابد .همچنین با افزایش بار گرمایی از ۶ به ۸ کیلووات کمی بر سطح دمایی افزوده شده و متعاقبا میزان کسر مولی اجزای گاز سنتز(H ۲+ CO)با افزایش نسبی مواجه گردید .با توجه به آزمایشات، بیشترین میزان تولید گاز سنتز در نسبت هم‌ارزی ۲/۵ و بار گرمایی ۸ کیلووات برای ساختار متخلخل سیلیکون کارباید و زیرکونیم اکسید به ترتیب ۶۷/۴ و ۶۹/۵ درصد از کل محصول به دست آمد .همچنین نسبت هیدروژن به منوکسید کربن محصول برای استفاده به عنوان خوراک در فرآیندهای دیگر در حد مطلوب می‌باشد .این نسبت در همه آزمایشات، بالای ۱/۵ به دست آمد و بیشترین مقدار آن در محیطهای SiC وZrO ۲ به ترتیب ۱/۸۶ و ۱/۹۲ می‌باشد .با توجه به مشاهدات تجربی در پاره‌ای از موارد، مواد متخلخل مورد مطالعه نتایج نزدیک به هم را نشان داده‌اند .این در حالی است که ساختارZrO ۲ از استحکام و مقاومت مکانیکی و گرمایی بیشتری برخوردار بوده است .در بخش دیگر این پژوهش شبیه‌سازی سینتیکی فرآیند اکسیداسیون جزئی متان به کمک مدل‌هایPSR ، PREMIXED و شبکه راکتوری در نرم‌افزار CHEMKIN اجرا گردید .به دلیل نقش تعیین‌کننده اتلاف گرما در آزمایشات، اثر آن در مدل شبکه راکتورها نیز دیده شد .میانگین خطای نسبی نتایج مدل شبکه راکتورها برای دو ساختار SiC وZrO ۲ به ترتیب ۶/۳۸ و ۶/۷۲ درصد به دست آمد .بنابراین پیش‌بینی‌های به‌دست آمده از این مدل، توافق نسبتا خوبی با داده‌های آزمایشگاهی داشته است

Text of Note

In this research, the synthesis gas production is investigated via the thermal partial oxidation (TPOX) of methane in porous media. At first, the thermodynamic analysis of this fuel conversion technique was conducted to find the possible optimum routes of operation. Ideal equilibrium conditions have been determined based on Gibbs free energy minimization method. Then, the main part of the current project, namely the design, construction and operation of the experimental TPOX rig, was pursued. Ultimately, this synthesis gas production pilot was developed at the Gas Conversion Division in Research Institute of Petroleum Industry (RIPI). According to various experiments, parameters such as the equilibrium ratio, heat load, porous media type, as well as partial steam injection in the downstream (top of the reactor) have been studied. The reactor temperature and components mole fractions profiles obtained from the experimental work reveal the fact that the increase in the temperature approaching to the adiabatic condition, can increase the amounts of synthesis gas production. When the thermal load enhances from 6 to 8 kW, the temperature was also increased slightly, and subsequently the amounts of mole fraction of the synthesis gas components (H2+CO) was partly increased. According to the experiments, the highest amount of synthesis gas in the equivalence ratio of 2.5 and thermal load of 8 kW for the porous structure of silicon carbide (SiC) and Zirconia (ZrO2) are 67.4 and 69.5 percentage of the product, respectively. Moreover, the ratio of hydrogen to carbon monoxide can be suitable for applying in other processes. This ratio was reported above 1.5 in all experiments and its highest values in SiC and ZrO2 porous media are 1.86 and 1.92, respectively. According to the empirical observations, the aforementioned porous material have shown relatively the same results in some cases. However, the ZrO2 porous structure has shown the more mechanical strength and thermal resistance. In the final section of the present study, kinetic simulation of methane partial oxidation was performed with the help of PSR, PREMIXED and reactor network models in CHEMKIN software. The heat losses from the reactor to the ambient was also considered in the reactor network model due to its pivotal role in the operation of the experimental work. The average relative errors of the reactor network model for the SiC and ZrO2 matrixes are 6.38 and 6.72 . Therefore, the predictions obtained from this model are in fairly good agreement with the experimental data.

ba

Parallel Title

Experimental and Simulation Investigation of Methane Thermal Partial Oxidation in a Porous Reactor for Syngas Production

اکسیداسیون جزئی

متان

محیط متخلخل

گاز سنتز

نسبت هم‌ارزی

Subject Term

Partial oxidation, Methane, Porous media, Synthesis gas, Equivalence ratio, Thermal load.

Subject Term

اکسیداسیون جزئی، متان، محیط متخلخل، گاز سنتز، نسبت هم‌ارزی، بار گرمایی .

نوربخش، حسام‌الدین

شهروزی اصل، جواد هبیر، استاد راهنما

زمانیان، اکبر، استاد راهنما

ابراهیمی، هادی، استاد مشاور

جعفری نصر، محمدرضا، استاد مشاور

Country

ایران

Date of Transaction

20230911

Call Number

شیمی ،۲۰۸۶۷ ،۱۳۹۷

Host name

زتنس‍ زاگ‍ دیلوت‍ ت‌هج‍ ل‌خلختم‍ روتکار رد ن‌اتم‍ ی‌یامرگ‍ ی‌ئزج‍ ن‌ویسادیسکا ی‌زاسه‌یبش‍ و ی‌هاگشیامزآ ی‌سررب‍.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

3637.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

pch20867.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۳۶۳۷

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y